EP0681896B1 - Trennverfahren für Teppichböden - Google Patents

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EP0681896B1
EP0681896B1 EP19950102872 EP95102872A EP0681896B1 EP 0681896 B1 EP0681896 B1 EP 0681896B1 EP 19950102872 EP19950102872 EP 19950102872 EP 95102872 A EP95102872 A EP 95102872A EP 0681896 B1 EP0681896 B1 EP 0681896B1
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EP
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suspension
liquid phase
stage
value
density
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EP19950102872
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Wolfgang Dilly-Louis
Joachim Dr. Seelig
Reinhard Wolf
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Lurgi Zimmer GmbH
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ZiAG Plant Engineering GmbH
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    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for largely single-variety Separation of used carpets, preferably of polyamide tufting carpet materials, in three main components.
  • the invention relates to hydrodynamic sorting of shredded carpet materials.
  • a tufted carpet essentially exists from pile fibers from polyamide-6 or polyamide-6,6 or also from Polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, further from a carrier material or tufting base made of polypropylene and / or Natural fiber fabric and from a carpet back with inorganic Fillers of synthetic or natural rubber, especially with Chalk-filled styrene-butadiene-latex foam, or a back made of polypropylene or natural fiber.
  • FR-A 2 301 362 describes a method according to the carpet material is cut into pieces of 20 - 25 mm in the dry phase by Treatment of the pieces with water of the carpet backs embrittled that Fibers sheared off and the suspension in a cone spinner into a wet latex foam fraction that is discarded and a fiber fraction, which is processed into needle felt or fleece after dewatering, is separated.
  • WO-A 94-01219 discloses a double-cone screw centrifuge a conical sieve section for separating old plastic mixtures in the form of coarse pieces, foils or granules. Because of there is a risk of blockage of the screen holes due to fiber agglomerates this centrifuge is not very suitable for the separation of fibrous material.
  • DE-A 29 26 233 also discloses polymer-containing mixtures of substances, after suspension in a suitable liquid Disassemble using hydrocyclones. Usually in the hydrocyclone turbulent flow conditions prevail, the separation effect is strong depends on the particle shape, distribution and size. While to For example, good results with shredded polyester bottle waste achieved are fibrous wastes including carpet wastes hard to separate this way.
  • the object of the present invention is therefore to create a physical process for the separation of carpet materials in three main components, which have a significantly higher purity and Yield of the components enables than the known methods or separators.
  • the inventive method is suitable for working up any Synthetic fiber carpet materials, preferably with tufted carpets Pol fibers made of polyamide 6, polyamide 6,6, polyethylene terephthalate or Polybutylene terephthalate including its low modified ones Copolymers and a carrier fabric made of polypropylene and a Carpet back made of synthetic material mixed with inorganic fillers Rubber, usually styrene-butadiene-rubber foam filled with chalk.
  • the carpet materials to be separated are first cut into pieces or Strips mechanically pre-shredded, this measure only to do so serves the feeding of the subsequent fine comminution device to enable.
  • the fine grinding takes place in a commercially available Cutting mill or other equivalent cutting device, whereby to avoid sticking due to thermal stress in liquid phase with the addition of water and / or recycled aqueous Saline solution is worked.
  • the particles are discharged from the fine comminution device over a perforated plate with holes that have a diameter in the range of 3 to 10 mm, preferably 5 to 8 mm.
  • the cut individual particles lie in the aqueous suspension almost uniform in material, d. that is, each of the individual particles is made up essentially either from pile fibers or from carrier fabric or from Carpet backing, but not from combinations of these components.
  • the aqueous suspension is conveyed into a storage container with an agitator.
  • the solids concentration of the suspension is simultaneously reduced to a value in the range from 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, and the density of the liquid phase of the suspension to a value which is preferably between highest and the second highest density of the main carpet components.
  • the density can also be set to a value which lies between the lowest and the second lowest density of the main components.
  • the specific heaviest carpet component is usually due to the filler the carpet back with a density of the order of 2.0 kg / dm 3 .
  • the second heaviest component is the pile fibers with a density of about 1.35 kg / dm 3 for polyethylene terephthalate, about 1.31 kg / dm 3 for polybutylene terephthalate and about 1.15 kg / dm 3 for polyamide-6 and -6.6. Accordingly, in the preferred procedure, the density of the liquid phase of the suspension is in the range from about 1.35 to about 1.50 kg / dm 3 for polyester fibers and in the range from 1.16 to about 1.30 for polyamides kg / dm 3 set (at 20 ° C).
  • the density is adjusted with simultaneous adjustment of the solids concentration with the aid of an aqueous salt solution, preferably calcium chloride or potassium carbonate, the concentration of the salt solution being higher, the higher the density to be adjusted and the lower the reduction in the solids concentration to be made.
  • an aqueous salt solution preferably calcium chloride or potassium carbonate
  • the density (at 20 ° C.) of an aqueous solution with a concentration of 30% by weight is approximately 1.28 kg / dm 3 and of 40% by weight at about 1.4 kg / dm 3 and that of a 50% by weight aqueous K 2 CO 3 .1.5 H 2 O solution at 1.54 kg / dm 3 .
  • the aqueous salt solution is expediently prepared in the form of a stock solution with a defined density in a separate salt dissolving unit.
  • the addition of small amounts of less than 0.2 g / l of a commercially available wetting agent and / or defoamer is recommended.
  • more than 90% by weight of the heavier fraction consists of synthetic rubber mixed with mineral fillers, in addition to small amounts of fiber material.
  • the density of synthetic rubber is on the order of only about 1.0 kg / dm 3
  • the carpet backing is due to the good distribution and the large amount of filler, for example chalk with a density of about 2.7 kg / dm 3 Component but to be found quantitatively in this material flow.
  • this fraction can be reused as a filler in a thermal power station or after further processing steps.
  • the liquid phase consisting of aqueous salt solution is in the Salt solution unit returned, if necessary after concentration according to the salinity of the stock solution.
  • the water evaporated from the saline solution also enters the process recycled, preferably in the fine grinding device, wherein only that discharged as residual moisture with the solid fractions Share must be supplemented by fresh water.
  • the Fine comminution device instead of water also aqueous salt solution be fed.
  • the lighter solid fraction essentially consists of the other two main components and is referred to below as the intermediate fraction.
  • This intermediate fraction is suspended in a further storage container with a stirrer in water and / or aqueous saline solution and the density of the liquid phase is set to a value which lies between the densities of the two main components forming the intermediate fraction.
  • one of these two main components consists of polypropylene, the density of which is around 0.90 kg / dm 3 .
  • the density of the liquid phase is adjusted by means of an aqueous salt solution.
  • the suspended intermediate fraction is in another double-cone solid-bowl screw centrifuge into a solid fraction with a higher density than the liquid phase and with a solid content a lower density than the liquid phase as well as in a liquid Phase separated.
  • the Residual moisture of the two solid fractions in the range from 2 to 15 % By weight.
  • the former of these solid fractions consists of one Degree of recovery of over 90% by weight to over 95% by weight from pile fibers, in addition to small amounts of base fabric and carpet backing.
  • This faction can be fed directly to a depolymerization plant, in of the monomers on which the fibers are based. Because of their small amount, the accompanying substances (carrier tissue and Carpet backing and possibly adhering salt) the depolymerization process hardly, in particular, no additional reactor volume needed, and the reaction residue is compared to the procedures of the prior art low. Alternatively, this fraction can post preceding drying in the melting phase processed into moldings will.
  • the other solid fraction consists of over 95% by weight of carrier fabric, mostly polypropylene, in addition to very small amounts of pile fibers and Carpet backing. Because the polypropylene during the carpet separation process not exposed to any significant thermal and / or chemical stress , this polypropylene can be easily dried after drying recycled in the needled or fiber area or are marketed as granules.
  • the liquid phase mostly water, is used again to suspend the Intermediate fraction used. A possible excess can be in a previous process stage can be traced.
  • the density of the liquid phase of the aqueous suspension of the finely comminuted carpet material can alternatively also be set to a value which lies between the lowest and the second lowest density of the main components.
  • the specifically lightest main component consists of polypropylene and the second lightest of the pile fibers, so that a density of the liquid phase of approximately 1.0 kg / dm 3 is recommended.
  • the carpet material is finely comminuted with the supply of only water, which is then supplemented by further water in the storage container up to a solids concentration in the range from 1 to 15% by weight.
  • a fraction consisting of more than 95% by weight of polypropylene and an intermediate fraction consisting of the two other main components and a liquid phase consisting of water are obtained.
  • the intermediate fraction is, as described above, suspended in water or aqueous salt solution and the density of the liquid phase is adjusted to an intermediate value with aqueous salt solution, which in the case of pile fibers made of polyamides ranges from 1.16 to about 1.30 kg / dm 3 and at those made of polyester is in the range from about 1.35 to about 1.50 kg / dm 3 .
  • the suspension is then separated by means of a double-cone solid-bowl screw centrifuge into a fraction consisting of over 95% by weight of pile fibers and a fraction consisting of over 90% by weight of carpet backing and a liquid phase consisting of aqueous salt solution.
  • the process according to the invention is preferably carried out continuously Ambient temperature.
  • a discontinuous way of working is possible, with the suspension and separation of the intermediate fraction in those already used for the previous process stages Aggregates, namely the storage container and the double-cone solid-bowl screw centrifuge, can be done.
  • the emerging suspension is pumped into a storage container provided with a stirrer and mixed with 300 kg of an aqueous stock solution containing 40.0% by weight CaCl 2 .2H 2 O and 0.1 g / l wetting agent.
  • the suspension is then a double-cone solid-bowl screw centrifuge given up.
  • the heavier carpet back fraction dry 17.5 kg
  • the intermediate fraction dry 12.5 kg
  • the intermediate fraction is agitated in a second one Storage container entered and suspended in 255 kg of water.
  • This Suspension is a second double-cone solid bowl screw centrifuge given up.
  • the pile fiber fraction (dry 11.0 kg) is with a residual moisture content of about 10% by weight and the carrier fabric fraction (dry 1.5 kg) with a residual moisture content of about 5% by weight.
  • the separated solid fractions based on dry matter, have the following composition: Components Pol fiber fraction Carrier fabric fraction Carpet back fraction polyamide 96% by weight 1% by weight 5% by weight Polypropylene 2% by weight 98% by weight 1% by weight Chalk-containing styrene-butadiene latex 2% by weight 1% by weight 94% by weight

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur weitgehend sortenreinen Auftrennung von gebrauchten Teppichböden, vorzugsweise von Polyamid-Tufting-Teppichmaterialien, in drei Hauptkomponenten. Insbesondere betrifft die Erfindung die hydrodynamische Sortierung von zerkleinerten Teppichmaterialien.
Bei der Renovierung öffentlicher und privater Räume fallen größere Mengen an gebrauchten Teppichböden und an Verschnitt neuer Teppichmaterialien an, die der Wertstoff-Rückgewinnung zugeführt werden sollten. Eine ökonomisch sinnvolle Wiederverwertung setzt jedoch eine Auftrennung der Teppichmaterialien in die einzelnen Komponenten voraus. So besteht ein Tufting-Teppich im wesentlichen aus Polfasern aus Polyamid-6 oder Polyamid-6,6 oder auch aus Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat, ferner aus einem Trägermaterial oder Tuftinggrund aus Polypropylen- und/oder Naturfasergewebe sowie aus einem Teppichrücken aus mit anorganischen Füllstoffen versetztem Synthese- oder Naturkautschuk, insbesondere mit Kreide gefülltem Styrol-Butadien-Latex-Schaum, oder einem Zweitrücken aus Polypropylen- oder Naturfasergewebe.
Es ist allgemein bekannt (K. R. Wolff, Chemiefasern/Textilindustrie, Bd. 30/82 [1980], Seiten 500 - 506 und E 68 - E 69), daß nahezu alle Arten von Polymer- und Faserabfällen aus Polyestern oder Polyamiden nach Zerkleinerung durch Schneiden sowie gegebenenfalls Trocknung und Vorverdichtung, in einem Spezialextruder kompaktiert, aufgeschmolzen und entgast werden können, um anschließend in eine Depolymerisationsanlage eingespeist zu werden. Nicht geschmolzene Teile werden vor der Depolymerisation abfiltriert, während depolymerisationsfremde Polymere erst nach der Depolymerisation von den erhaltenen Monomeren abgetrennt werden. Ein wesentlich höherer Bedarf an Reaktionsraum und Energie ist die Folge. Auch wird die Qualität der Fremdpolymere während der Depolymerisationsreaktion stark beeinträchtigt, so daß meist eine Wiederverwertung als Kunststoff nicht möglich ist.
Bei dem speziell auf Polyamid-6-Teppichmaterialien ausgerichteten Verfahren des US-Patentes 5 169 870 wird der vorzerkleinerte Teppich vor dem Kompaktieren und Aufschmelzen einer weiteren Zerkleinerung in trockener Phase durch Schreddern, Reißen und/oder Mahlen sowie einer aerogravimetrischen Trennung unterworfen. Bei dieser Zerkleinerung in der trockenen Phase ist die thermische Belastung der Polymere, besonders im Hinblick auf die für eine sinnvolle Partikelgröße notwendige lange Verweilzeit in der Zerkleinerungsvorrichtung, sehr hoch, was zu Anschmelzungen und folglich zu mechanisch nicht trennbaren Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten führt. Auch sind Ausbeute und Selektivität in der Trennstufe, wegen der Form, der Oberflächenbeschaffenheit und der Verbindung des zu trennenden Materials (Faserknäuel, an Fasern angelagerte Partikel) eher unbefriedigend. Nach unseren Erfahrungen liegen Ausbeute und Reinheit der Komponenten bei jeweils 50 bis 80 Gew.-%, wobei insbesondere die geringe Reinheit eine direkte Wiederverwendung als Qualitätskunststoff ausschließt.
Die FR-A 2 301 362 beschreibt ein Verfahren, gemäß dem Teppichmaterial in trockener Phase in Stücke von 20 - 25 mm zerteilt wird, durch Behandlung der Stücke mit Wasser der Teppichrücken versprödet, die Fasern abgeschert, und die Suspension in einer Kegelschleuder in eine naße Latexschaum-Fraktion, die verworfen wird, und eine Faser-Fraktion, die nach Entwässerung zu Nadelfilz oder Vlies verarbeitet wird, aufgetrennt wird. Rückgewonnen wird ein Gemisch von Polfasern und Trägermaterial-Fasern. Eine weitere Auftrennung der Faser-Fraktion, die Voraussetzung für die Gewinnung von sortenreinem Granulat bzw. Depolymerisat wäre, ist nicht beabsichtigt und wird durch Agglomeratbildung der relativ langen Fasern sehr erschwert.
Die WO-A 94-01219 offenbart eine Doppelkonus-Schneckenzentrifuge mit einem konusförmigen Siebteil für die Auftrennung von Altkunststoff-Gemischen in Form von groben Stücken, Folien oder Granulat. Wegen der Verstopfungsgefahr der Siebbohrungen durch Faseragglomerate ist diese Zentrifuge für die Trennung von fasrigem Material wenig geeignet.
Aus der DE-A 29 26 233 ist ferner bekannt, polymerhaltige Stoffgemische, nach Suspendierung in einer geeigneten Flüssigkeit unter Einsatz von Hydrozyklonen zu zerlegen. Da im Hydrozyklon vornehmlich turbulente Strömungsverhältnisse herrschen, ist die Trennwirkung stark von der Partikelform, -verteilung und -größe abhängig. Während, zum Beispiel, bei zerkleinerten Polyesterflaschen-Abfällen gute Ergebnisse erzielt werden, sind fasrige Abfälle einschließlich Teppichabfällen auf diese Weise kaum aufzutrennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines physikalischen Verfahrens zur Auftrennung von Teppichmaterialien in drei Hauptkomponenten, welches eine deutlich höhere Reinheit und Ausbeute der Komponenten ermöglicht als die bekannten Verfahren oder Trennvorrichtungen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß nach den Angaben der Patentansprüche. Ausgehend von vorzerkleinerten Teppichabfällen wird in einer Schneidmühle oder einer gleichwertigen Schneidvorrichtung in flüssiger Phase eine wäßrige Suspension von feinzerkleinerten Teppichpartikeln erzeugt. Durch Zugabe einer wäßrigen Salzlösung wird die Dichte der flüssigen Phase der Suspension auf einen Wert eingestellt, der zwischen den Dichten von zwei Hauptkomponenten mit benachbarten Dichten liegt. Diese Suspension wird einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge aufgegeben, wobei eine Trennung in eine im wesentlichen aus einer Hauptkomponente bestehende Fraktion und eine im wesentlichen aus den beiden anderen Hauptkomponenten bestehende Zwischenfraktion sowie eine Flüssigphase erfolgt. Die Zwischenfraktion wird ihrerseits in wäßriger Salzlösung mit definierter Dichte suspendiert und in einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in zwei jeweils im wesentlichen aus nur einer Hauptkomponente bestehende Fraktionen sowie eine Flüssigphase aufgetrennt. Die so abgetrennten Fraktionen werden individuell der Wiederverwertung zugeführt, während die Flüssigphasen prozeßintern rückgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Aufarbeitung jeglicher Synthesefaser-Teppichmaterialien, bevorzugt von Tufting-Teppichen mit Polfasern aus Polyamid-6, Polyamid-6,6, Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat einschließlich deren niedrigmodifizierte Copolymere sowie einem Trägergewebe aus Polypropylen und einem Teppichrücken aus mit anorganischen Füllstoffen versetzten synthetischem Kautschuk, meistens mit Kreide gefüllter Styrol-Butadien-Kautschuk-Schaum.
Die aufzutrennenden Teppichmaterialien werden zunächst in Stücke oder Streifen mechanisch vorzerkleinert, wobei diese Maßnahme lediglich dazu dient, die Beschickung der nachfolgenden Feinzerkleinerungsvorrichtung zu ermöglichen. Die Feinzerkleinerung erfolgt in einer handelsüblichen Schneidmühle oder einer anderen gleichwertigen Schneideinrichtung, wobei zur Vermeidung von Verklebungen durch thermische Belastung in flüssiger Phase unter Zufuhr von Wasser und/oder rückgeführter wäßriger Salzlösung gearbeitet wird. Eine Feststoffkonzentration im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, hat sich bewährt. Diese Arbeitsweise ermöglicht sowohl eine Feinzerkleinerung unter thermisch schonenden Bedingungen als auch eine intensive Benetzung des Materials und eine Reinigung der Fasern von anhaftenden Verunreinigungen.
Der Austrag der Partikel aus der Feinzerkleinerungsvorrichtung erfolgt über ein Lochblech mit Bohrungen, die einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 10 mm, vorzugsweise 5 bis 8 mm besitzen. Überraschenderweise liegen die geschnittenen Einzelpartikel in der wäßrigen Suspension nahezu materialeinheitlich vor, d. h., jedes der Einzelpartikel besteht im wesentlichen entweder aus Polfasern oder aus Trägergewebe oder aus Teppichrücken, nicht aber aus Verbunden dieser Komponenten.
Die wäßrige Suspension wird in einen Vorlagebehälter mit Rührwerk gefördert. In diesem Vorlagebehälter wird gleichzeitig die Feststoffkonzentration der Suspension auf einen Wert im Bereich von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-%, abgesenkt, und die Dichte der flüssigen Phase der Suspension auf einen Wert, der vorzugsweise zwischen der höchsten und der zweithöchsten Dichte der Teppich-Hauptkomponenten liegt, eingestellt. Alternativ kann, wie weiter unten beschrieben, die Dichte auch auf einen Wert eingestellt werden, der zwischen der niedrigsten und der zweitniedrigsten Dichte der Hauptkomponenten liegt. Die spezifisch schwerste Teppich-Komponente ist normalerweise durch den Füllstoff bedingt der Teppichrücken mit einer Dichte von größenordnungsmäßig 2,0 kg/dm3. Die zweitschwerste Komponente bilden die Polfasern mit einer Dichte von etwa 1,35 kg/dm3 für Polyethylenterephthalat, etwa 1,31 kg/dm3 für Polybutylenterephthalat und etwa 1,15 kg/dm3 für Polyamid-6 und -6,6. Entsprechend wird bei der bevorzugten Verfahrensweise die Dichte der flüssigen Phase der Suspension bei Fasern aus Polyester auf einen Wert im Bereich von etwa 1,35 bis etwa 1,50 kg/dm3 und bei Polyamiden im Bereich von 1,16 bis etwa 1,30 kg/dm3 eingestellt (bei 20 °C).
Die Einstellung der Dichte unter gleichzeitiger Einstellung der Feststoffkonzentration erfolgt mit Hilfe einer wäßrigen Salzlösung, vorzugsweise Calciumchlorid oder Kaliumcarbonat, wobei die Konzentration der Salzlösung um so höher ist, je höher die einzustellende Dichte und je geringer die vorzunehmende Erniedrigung der Feststoffkonzentration. Sowohl für CaCl2 · 2 H2O als auch für K2CO3 · 1,5 H2O liegt die Dichte (bei 20 °C) einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von 30 Gew.-% bei etwa 1,28 kg/dm3 und von 40 Gew.-% bei etwa 1,4 kg/dm3 und das einer 50 Gew.-%igen wäßrigen K2CO3 · 1,5 H2O Lösung bei 1,54 kg/dm3. Zweckmäßigerweise wird die wäßrige Salzlösung in Form einer Stammlösung mit definierter Dichte in einer separaten Salzlöseeinheit hergestellt. Der Zusatz geringer Mengen von weniger als 0,2 g/l eines handelsüblichen Benetzungsmittels und/oder Entschäumers empfiehlt sich.
Nach erfolgter Einstellung der Dichte und der Feststoffkonzentration wird die Suspension einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge zugeführt. Mit diesen, seit einiger Zeit handelsüblichen Apparaten ist es möglich, den Anteil des Feststoffes mit einer höheren Dichte als die Flüssigphase von dem Anteil mit einer geringeren Dichte als die Flüssigphase sowie von der Flüssigphase selbst abzutrennen. Die beiden Feststoff-Fraktionen werden je nach Konsistenz der Partikel mit einer Restfeuchte im Bereich von 2 bis 25 % Gew.-% ausgetragen.
Bei der hier beschriebenen, bevorzugten Verfahrensweise besteht die schwerere Fraktion zu über 90 Gew.-% aus mit mineralischen Füllstoffen versetztem Synthese-Kautschuk, neben geringen Mengen Fasermaterial. Zwar liegt die Dichte von Synthese-Kautschuk größenordnungsmäßig bei nur etwa 1,0 kg/dm3, wegen der guten Verteilung und der großen Menge an Füllstoff, zum Beispiel Kreide mit einer Dichte von etwa 2,7 kg/dm3, ist die Teppichrücken-Komponente aber quantitativ in diesem Stoffstrom zu finden. Nach einer Trocknung kann diese Fraktion in einem Heizkraftwerk oder nach weiteren Aufbereitungsschritten erneut als Füllstoff verwertet werden.
Die aus wäßriger Salzlösung bestehende Flüssigphase wird in die Salzlöseeinheit rückgeführt, falls erforderlich nach Aufkonzentrierung entsprechend dem Salzgehalt der Stammlösung. Im letzteren Fall wird das von der Salzlösung abgedampfte Wasser ebenfalls in den Prozeß rückgeführt, vorzugsweise in die Feinzerkleinerungseinrichtung, wobei lediglich der mit den Feststoff-Fraktionen als Restfeuchte ausgetragene Anteil durch Frischwasser ergänzt werden muß. Alternativ kann der Feinzerkleinerungseinrichtung statt Wasser auch wäßrige Salzlösung zugeführt werden.
Die leichtere Feststoff-Fraktion besteht im wesentlichen aus den beiden anderen Hauptkomponenten und wird nachfolgend als Zwischenfraktion bezeichnet. Diese Zwischenfraktion wird in einem weiteren Vorlagebehälter mit Rührwerk in Wasser und/oder wäßriger Salzlösung suspendiert und die Dichte der flüssigen Phase auf einen Wert eingestellt, der zwischen den Dichten der beiden die Zwischenfraktion bildenden Hauptkomponenten liegt. In der Mehrzahl der Anwendungsfälle besteht eine dieser beiden Hauptkomponenten aus Polypropylen, dessen Dichte bei etwa 0,90 kg/dm3 liegt. In diesen Fällen kann mit einer Dichte der flüssigen Phase von etwa 1,0 kg/dm3, also mit Wasser ohne Salzzusatz, gearbeitet werden, wobei der Zwischenfraktion soviel Wasser zuzusetzen ist, daß die Feststoff-Konzentration der Suspension im Bereich von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-%, liegt. Andernfalls erfolgt die Einstellung der Dichte der flüssigen Phase, wie zuvor geschildert, mittels wäßriger Salzlösung.
Die suspendierte Zwischenfraktion wird in einer weiteren Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in einen Feststoffanteil mit einem höheren Dichte als die Flüssigphase und in einen Feststoffanteil mit einer geringeren Dichte als die Flüssigphase sowie in eine flüssige Phase aufgetrennt. Je nach Beschaffenheit der Partikel liegt die Restfeuchte der beiden Feststoff-Fraktionen im Bereich von 2 bis 15 Gew.-%.
Die erstere dieser Feststoff-Fraktionen besteht bei einem Rückgewinnungsgrad von über 90 Gew.-% zu über 95 Gew.-% aus Polfasern, neben geringen Mengen Trägergewebe und Teppichrücken. Diese Fraktion kann unmittelbar einer Depolymerisationsanlage zugeführt werden, in der die den Fasern zugrunde liegenden Monomeren zurückgewonnen werden. Wegen ihrer geringen Menge belasten die Begleitstoffe (Trägergewebe und Teppichrücken sowie eventuell anhaftendes Salz) das Depolymerisations-Verfahren kaum, insbesondere wird kein zusätzliches Reaktorvolumen benötigt, und der Reaktionsrückstand ist im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik gering. Alternativ kann diese Fraktion nach vorangehender Trocknung in der Schmelzphase zu Formkörpern verarbeitet werden.
Die andere Feststoff-Fraktion besteht zu über 95 Gew.-% aus Trägergewebe, meist Polypropylen, neben sehr geringen Mengen Polfasern und Teppichrücken. Da das Polypropylen während des Teppich-Trennverfahrens keiner nennenswerten thermischen und/oder chemischen Belastung ausgesetzt ist, kann dieses Polypropylen nach einer Trocknung problemlos einer Wiederverwertung im Nadelvlies- oder Faserbereich zugeführt oder als Granulat vermarktet werden.
Die flüssige Phase, meistens Wasser, wird erneut zur Suspendierung der Zwischenfraktion eingesetzt. Ein eventueller Überschuß kann in eine vorangehende Prozeßstufe rückgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, kann die Dichte der flüssigen Phase der wäßrigen Suspension des feinzerkleinerten Teppichmaterials alternativ auch auf einen Wert eingestellt werden, der zwischen der niedrigsten und der zweitniedrigsten Dichte der Hauptkomponenten liegt. Meistens besteht die spezifisch leichteste Hauptkomponente aus Polypropylen und die zweitleichteste aus den Polfasern, so daß sich eine Dichte der flüssigen Phase von etwa 1,0 kg/dm3 empfiehlt. In diesem Fall erfolgt die Feinzerkleinerung des Teppichmaterials unter Zufuhr von ausschließlich Wasser, welches danach im Vorlagebehälter bis zu einer Feststoffkonzentration im Bereich von 1 bis 15 Gew.-% durch weiteres Wasser ergänzt wird. Bei der nachfolgenden Trennung mittels Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge werden eine zu über 95 Gew.-% aus Polypropylen bestehende Fraktion und eine aus den beiden anderen Hauptkomponenten bestehende Zwischenfraktion sowie eine aus Wasser bestehende flüssige Phase erhalten.
Die Zwischenfraktion wird, wie zuvor beschrieben, in Wasser oder wäßriger Salzlösung suspendiert und die Dichte der flüssigen Phase mit wäßriger Salzlösung auf einen Zwischenwert eingestellt, der bei Polfasern aus Polyamiden im Bereich von 1,16 bis etwa 1,30 kg/dm3 und bei solchen aus Polyester im Bereich von etwa 1,35 bis etwa 1,50 kg/dm3 liegt. Danach wird die Suspension mittels Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in eine zu über 95 Gew.-% aus Polfasern bestehende Fraktion und eine zu über 90 Gew.-% aus Teppichrücken bestehende Fraktion sowie eine aus wäßriger Salzlösung bestehende flüssige Phase aufgetrennt.
Die Weiterverwertung der Polypropylen-Fraktion, der Polfaser-Fraktion und der Teppichrücken-Fraktion sowie die prozeßinterne Wiederverwendung der flüssigen Phasen erfolgen wie zuvor für die bevorzugte Verfahrensweise beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich bei Umgebungstemperatur ausgeführt. Eine diskontinuierliche Arbeitsweise ist möglich, wobei die Suspendierung und Auftrennung der Zwischenfraktion in den für die vorangehenden Prozeßstufen bereits verwendeten Aggregaten, nämlich dem Vorlagebehälter und der Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge, erfolgen kann.
Beispiel:
30,0 kg Teppichboden mit folgender Zusammensetzung:
Polyamid-6-Fasern 40,0 Gew.-%
Polypropylen-Trägergewebe 5,0 Gew.-%
Schaumrücken aus kreidehaltigem Styrol-Butadien-Latex (Kreideanteil 62 Gew.-%) 55,0 Gew.-%
werden zusammen mit 270 kg Wasser einer Schneidmühle zugeführt. Das Lochblech vor dem Austrag ist mit Bohrungen von 6 mm versehen.
Die austretende Suspension wird in einen mit Rührwerk versehenen Vorlagebehälter gepumpt und mit 300 kg einer wäßrigen, 40,0 Gew.-% CaCl2 · 2 H2O und 0,1 g/l Netzmittel enthaltenden Stammlösung gemischt.
Anschließend wird die Suspension einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge aufgegeben. Die schwerere Teppichrücken-Fraktion (trocken 17,5 kg) wird mit einer Restfeuchte von etwa 20 Gew.-% und die Zwischenfraktion (trocken 12,5 kg) mit einer Restfeuchte von etwa 10 Gew.-% ausgetragen.
Die Zwischenfraktion wird in einem zweiten mit Rührwerk versehenen Vorlagebehälter eingetragen und in 255 kg Wasser suspendiert. Diese Suspension wird einer zweiten Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge aufgegeben. Die Polfaser-Fraktion (trocken 11,0 kg) wird mit einer Restfeuchte von etwa 10 Gew.-% und die Trägergewebe-Fraktion (trocken 1,5 kg) mit einer Restfeuchte von etwa 5 Gew.-% ausgetragen.
Die abgetrennten Feststoff-Fraktionen haben, bezogen auf Trockensubstanz, folgende Zusammensetzung:
Komponenten Polfaser- Fraktion Trägergewebe- Fraktion Teppichrücken- Fraktion
Polyamid 96 Gew.-% 1 Gew.-% 5 Gew.-%
Polypropylen 2 Gew.-% 98 Gew.-% 1 Gew.-%
Kreidehaltiger Styrol-Butadien-Latex 2 Gew.-% 1 Gew.-% 94 Gew.-%

Claims (10)

  1. Verfahren zur Auftrennung von vorzerkleinerten Teppichmaterialien in drei Hauptkomponenten, wobei
    a) eine wäßrige Teppichsuspension durch Feinzerkleinerung in wäßriger Phase erzeugt wird, wobei in der Suspension die Konzentration an Teppichmaterial 5 bis 50 Gew.-% und die Partikelgröße 3 bis 10 mm beträgt,
    b) die Dichte der flüssigen Phase der Suspension aus Stufe a) durch Zugabe einer wäßrigen Salzlösung auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen den Dichten von zwei Hauptkomponenten mit benachbarten Dichten liegt, wobei gleichzeitig die Konzentration an Teppichmaterial in der Suspension auf einen Wert im Bereich von 1 bis 15 Gew.-% abgesenkt wird,
    c) die Suspension aus Stufe b) in einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in eine im wesentlichen aus einer Hauptkomponente bestehende Fraktion und eine im wesentlichen aus den beiden anderen Hauptkomponenten bestehende Zwischenfraktion sowie eine flüssige Phase aufgetrennt wird,
    d) die Zwischenfraktion aus Stufe c) in einer wäßrigen Phase suspendiert und die Dichte der flüssigen Phase dieser Suspension auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen den Dichten der beiden die Zwischenfraktion bildenden Hauptkomponenten liegt, wobei gleichzeitig die Konzentration an Teppichmaterial in der Suspension auf einen Wert im Bereich von 1 bis 15 Gew.-% eingestellt wird,
    e) die Suspension aus Stufe d) in einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in zwei, jeweils im wesentlichen aus nur einer Hauptkomponente bestehende Fraktionen sowie eine flüssige Phase aufgetrennt wird,
    f) die abgetrennten, im wesentlichen aus jeweils nur einer Hauptkomponente bestehenden Fraktionen der individuellen Weiterverwertung und die flüssigen Phasen der prozeßinternen Wiederverwendung zugeführt werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Stufen a) und d) die wäßrige Phase Wasser ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension der Stufe a) 10 bis 30 Gew.-% und die der Stufen b) und d) 3 bis 10 Gew.-% Teppichmaterial mit einer Partikelgröße im Bereich von 5 bis 8 mm enthalten.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponenten des Teppichmaterials Polfasern aus Polyamid-6 oder Polyamid-6,6 sowie Polypropylen und mit Kreide gefüllter, synthetischer Kautschuk sind, und die Dichte der flüssigen Phase der Suspension in einer der Stufen b) oder d) auf einen Wert im Bereich von 1,16 bis 1,30 kg/dm3 und in der anderen der Stufen b) oder d) auf einen Wert von etwa 1,0 kg/dm3, gemessen bei 20 °C, eingestellt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkomponenten des Teppichmaterials Polfasern aus Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat sowie Polypropylen und mit Kreide gefüllter synthetischer Kautschuk sind, und die Dichte der flüssigen Phase der Suspension in einer der Stufen b) oder d) auf einen Wert im Bereich von etwa 1,35 bis 1,50 kg/dm3 und in der anderen der Stufen b) oder d), auf einen Wert von etwa 1,0 kg/dm3 (gemessen bei 20 °C) eingestellt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Salzlösung Kaliumcarbonat oder Calciumchlorid sowie weniger als 0,2 g/l eines Benetzungsmittels und/oder Entschäumers enthält.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionen der Stufe f) zu über 90 Gew.-% aus mit Kreide gefülltem, synthetischem Kautschuk, bzw. zu über 95 Gew.-% aus Polypropylen, bzw. zu über 95 Gew.-% aus Polfasern bestehen, jeweils bezogen auf Trockenmasse.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylen-Fraktion nach der Trocknung zu Granulat, Fasern oder Nadelvliesen verarbeitet wird und die Polfaser-Fraktion zu wiederverwendbaren Monomeren depolymerisiert wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe b) die Dichte der flüssigen Phase der Suspension auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen der höchsten und der zweithöchsten Dichte der Hauptkomponenten liegt, und in Stufe c) eine im wesentlichen aus der spezifisch schwersten Hauptkomponente bestehende Fraktion abgetrennt wird.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe b) die Dichte der flüssigen Phase der Suspension auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen der niedrigsten und der zweitniedrigsten Dichte der Hauptkomponenten liegt, und in Stufe c) eine im wesentlichen aus der spezifisch leichtesten Hauptkomponente bestehende Fraktion abgetrennt wird.
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